Какво ще научите от тази статия

  • През ноември екип от космолози заяви, че разширяването на Вселената може би се забавя, тъй като един от обичайните методи за измерването му има съществен недостатък.

  • Броуди Попович от Университета в Саутхемптън обяснява защо неговият екип отхвърля тези изводи и продължава да смята ускоряващото се разширяване за най-убедителното обяснение.
  • В основата на спора е понятието „стандартна свещ“ – един от най-важните инструменти, с които космолозите се опитват да разгадаят устройството и развитието на Вселената.

Свръхновите като ориентири в Космоса

Как се развива Вселената в най-големи мащаби е един от основните въпроси на съвременната космология. Науката разполага със стандартен космологичен модел, който обяснява успешно голяма част от наблюденията. През последните години обаче някои нови резултати поставят този модел под все по-сериозен натиск.

Едно от най-съществените предизвикателства се появи през ноември, когато изследователи поставиха под съмнение ключов метод за определяне на скоростта, с която се разширява Вселената. Сега ново изследване оспорва заключенията им.

В центъра на научния спор е специфично космическо събитие, известно като свръхнова от тип Ia. Подобни експлозии могат да възникнат в двойни звездни системи, съставени от обикновена звезда и бяло джудже – плътното, свито ядро, което остава след края на живота на звезда като Слънцето.

При нормални обстоятелства белите джуджета не избухват като свръхнови. Ако обаче бяло джудже започне да отнема материя от своята звезда спътник, масата му постепенно се увеличава. Когато достигне критична стойност от около 1,4 пъти масата на Слънцето, настъпва мощна експлозия.

Тъй като тази критична маса е приблизително еднаква, свръхновите от тип Ia излъчват сравнително сходно количество светлина. Затова астрономите ги използват като „стандартни свещи“ – космически събития с предварително известна светимост. Като сравняват действителната им яркост с наблюдаваната от Земята, учените могат да изчислят разстоянието до съответната галактика и да проследят разширяването на Вселената.

Влияе ли възрастта на бялото джудже върху яркостта му?

През ноември екип от Южна Корея публикува изследване, според което този метод може да има сериозен недостатък. Учените стигат до извода, че възрастта на бялото джудже влияе върху яркостта на последвалата експлозия. Ако това е така, самата идея за свръхновите от тип Ia като надеждни „стандартни свещи“ би трябвало да бъде преразгледана.

Според южнокорейския екип подобна зависимост би променила разбирането ни за развитието на Вселената. Вместо да се ускорява, както се приема в момента, нейното разширяване може всъщност да се забавя.

Новото изследване отхвърля този извод. Според авторите му става дума не за фундаментален проблем в космологията, а за неправилно тълкуване на вече позната зависимост.

Какво представлява „масовата стъпка“?

„Установихме, че голяма част от досегашните ни резултати остават в сила“, казва Броуди Попович от Университета в Саутхемптън във Великобритания.

Попович предпочита да определя свръхновите от тип Ia не като напълно стандартни, а като „подлежащи на стандартизиране свещи“.

Той признава, че характеристиките на звездите, от които произлизат свръхновите, както и средата в галактиката домакин, влияят върху точната им светимост. Тези влияния обаче могат да бъдат отчетени чрез сравнително проста корекция, която позволява наблюдаваните стойности да бъдат уеднаквени.

„Още през 2011 г. установихме, че яркостта зависи в значителна степен от средата в галактиката домакин. Това беше откритие на Марк Съливан, който също работи тук, в Саутхемптън“, обяснява Попович.

„Зависимостта стана известна като mass step, или „масова стъпка“, защото звездната маса на галактиката домакин се определя сравнително лесно. Оказва се, че тя е тясно свързана както с възрастта на звездите в галактиката, така и с възрастта на системите, от които възникват свръхновите. Именно възрастта използва и южнокорейският екип. Този показател не е съвършен, но ни дава почти цялата необходима информация.“

„Ние отчитаме „масовата стъпка“ вече около 15 години. Когато тя бъде включена в анализа, на практика се обяснява почти всичко, върху което се основава техният аргумент. Затова съм доста уверен в нашите резултати.“

Загадката на тъмната енергия

Южнокорейските изследователи посочват, че техните резултати съответстват на друго скорошно и изненадващо откритие. Най-мащабната карта на разпределението на галактиките, създавана досега, подсказва, че тъмната енергия – загадъчният фактор, свързан с ускореното разширяване на Вселената – може би отслабва с течение на времето.

По думите на Попович резултатите от Спектроскопичния инструмент за тъмна енергия – DESI могат да бъдат обяснени чрез различни космологични модели. Макар учените да очакват с голям интерес пълните данни от картата, стандартният космологичен модел засега остава най-доброто обяснение, с което разполагаме.

„Необикновените твърдения изискват особено внимателна проверка“, заявява нобеловият лауреат Адам Рийс в официално изявление. „Когато калибрираме тези свръхнови и отчетем различията между средата и звездните популации в техните галактики домакини, доказателствата за ускореното разширяване на Вселената остават забележително устойчиви.“

По-ранни изследвания, ръководени от Рийс, показват, че различните показатели за скоростта на разширяване на Вселената могат да бъдат обединени в общ анализ. Така дори един от тях да има определени ограничения или да е повлиян от систематична грешка, крайният резултат не се променя съществено.

Изследването е публикувано в научното списание Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Източник: IFLScience; превод и редакция: Владимир Тодоров